專利名稱：測(cè)試高頻電路板的同軸傾斜引腳卡具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)測(cè)試高頻或高速數(shù)字印制電路板和這些板上安裝的元件，并且更具體地涉及一種用于把來(lái)自測(cè)試分析儀的測(cè)試信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到這些電路板或元件上的阻抗匹配傳送器卡具。
背景技術(shù)：
用來(lái)檢查印刷電路板的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備長(zhǎng)期涉及使用測(cè)試期間在其中安裝電路板的“釘床”測(cè)試卡具或轉(zhuǎn)接器。這種測(cè)試卡具包括大量的在彈簧壓力下和被測(cè)試電路板(也稱為被測(cè)試單元或“UUT”)上的指定測(cè)試點(diǎn)電接觸的釘狀彈簧加載測(cè)試探針。布局在印制電路板上的任何特定電路大都和其它電路不同，從而對(duì)于具體的電路板必須定制出用于和板中的測(cè)試點(diǎn)接觸的釘床排列。在設(shè)計(jì)要測(cè)試的電路時(shí)，選擇檢查中使用的測(cè)試點(diǎn)的圖案并且在測(cè)試卡具中配置對(duì)應(yīng)排列的測(cè)試探針。這典型地涉及在探針板上鉆出和測(cè)試探針的定制排列匹配的孔圖并且接著在探針板上的這些鉆出的孔里安裝測(cè)試探針以形成順應(yīng)的測(cè)試接口或探針場(chǎng)。接著把電路板安裝在鋪放在測(cè)試探針排列上的卡具中。在測(cè)試期間，使彈簧加載的探針和被測(cè)度電路板上的測(cè)試點(diǎn)彈簧壓力地接觸。然后電測(cè)試信號(hào)從電路板傳送到測(cè)試探針并且接著傳送到卡具的外部，以便和檢測(cè)板上各電路中的各測(cè)試點(diǎn)之間的連續(xù)性或不連續(xù)性的高速電子測(cè)試分析儀通信。
一類典型的測(cè)試卡具是所謂的“網(wǎng)格”類測(cè)試卡具，其中通過(guò)把測(cè)試信號(hào)傳送到接收器中按網(wǎng)格圖案排列的接口引腳組上的轉(zhuǎn)接器引腳與板上圖案隨機(jī)的測(cè)試點(diǎn)接觸。典型網(wǎng)格卡具包括一個(gè)網(wǎng)格狀的順應(yīng)測(cè)試接口或探針場(chǎng)，后者典型地包括按預(yù)定圖案形成的等距開口。由于其構(gòu)成網(wǎng)格的預(yù)先規(guī)定的開口圖案，這種類型的順應(yīng)測(cè)試接口通常稱為網(wǎng)格或網(wǎng)格基。網(wǎng)格型測(cè)試卡具包含帶有大量開關(guān)的測(cè)試電子電路，這些開關(guān)與和網(wǎng)格基開口配合的測(cè)試探針連接，從而和電子測(cè)試分析儀中的測(cè)試電路對(duì)應(yīng)。在網(wǎng)格測(cè)試器的一實(shí)施例中使用多達(dá)四萬(wàn)個(gè)的開關(guān)。當(dāng)在這種測(cè)試器上測(cè)試裸板時(shí)，一個(gè)轉(zhuǎn)換器卡具支持網(wǎng)格基中的網(wǎng)格圖案測(cè)試探針和被測(cè)板上非網(wǎng)格圖案測(cè)試點(diǎn)之間的通信。在一種現(xiàn)有技術(shù)的網(wǎng)格卡具中把所謂的“傾斜引腳”用作為轉(zhuǎn)接器引腳。這些引腳是直的實(shí)心引腳并且安裝在作為轉(zhuǎn)換器卡具的一部分的轉(zhuǎn)接器板上預(yù)先鉆出的對(duì)應(yīng)孔中。這些傾斜引腳可以按各種方向傾斜，以把來(lái)自UUT上的隨機(jī)、非網(wǎng)格圖案的測(cè)試點(diǎn)的各個(gè)測(cè)試信號(hào)傳送到網(wǎng)格基中的網(wǎng)格圖案的測(cè)試探針組上。
其它類型的測(cè)試卡具包括非“網(wǎng)格型”的測(cè)試卡具。這些卡具包含帶有圖案上和標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格圖案不同的開口的順應(yīng)測(cè)試接口。例如，這些開口可能不等距或不均勻間隔以形成“非網(wǎng)格圖案”。這些卡具使用傾斜引腳，以把來(lái)自順應(yīng)測(cè)試接口上的非網(wǎng)格圖案的測(cè)試信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到UUT中的非網(wǎng)格圖案上。UUT上的非網(wǎng)格圖案和順應(yīng)測(cè)試接口上的非網(wǎng)格圖案不同。典型地，UUT上的測(cè)試點(diǎn)之間的間隔可短于順應(yīng)測(cè)試接口上的對(duì)應(yīng)探針之間的間隔。
近來(lái)的方法對(duì)用于印制電路板測(cè)試器的轉(zhuǎn)接器卡具采用轉(zhuǎn)接器引腳保持系統(tǒng)，該測(cè)試器在安裝上該轉(zhuǎn)接器卡具時(shí)具有背離底板的測(cè)試探針圖案。這種卡具具有多個(gè)大致平行并且間隔的轉(zhuǎn)接器板，這些板具有預(yù)先形成的孔圖案用于包含并且支持穿過(guò)轉(zhuǎn)接器卡具的這些板延伸的轉(zhuǎn)接器引腳，以供在由卡具支持的印制電路板上的測(cè)試點(diǎn)和該測(cè)試器的底板上的探針之間轉(zhuǎn)發(fā)測(cè)試信號(hào)中使用。在這些轉(zhuǎn)接器板之一的表面上方定位一個(gè)由彈性材料構(gòu)成的薄彈性引腳保持板，從而該轉(zhuǎn)接器卡具攜帶的轉(zhuǎn)接器引腳穿過(guò)該引腳保持板。該彈性引腳保持板本質(zhì)上在各轉(zhuǎn)接器引腳周圍施加壓力。當(dāng)卡具傾斜或者頂面向下時(shí)，該壓力把引腳保持在卡具中。該施加在這些引腳上的壓力允許引腳獨(dú)立于該卡具的其它引腳以及各轉(zhuǎn)接器板隨該保持板移動(dòng)。這實(shí)質(zhì)上在卡具內(nèi)避免了對(duì)引腳的順應(yīng)軸向移動(dòng)的阻力或限制。例如在美國(guó)5,493,230號(hào)專利中說(shuō)明這種引腳保持板，該專利收錄作為參考文獻(xiàn)。
為了避免高頻信號(hào)的衰減，高頻或者高速數(shù)字UUT的測(cè)試要求測(cè)試源(即提供電信號(hào)的測(cè)試源)的阻抗和負(fù)載(即UUT)的阻抗匹配。此外，UUT和測(cè)試分析儀之間的互連阻抗必須和源的阻抗以及負(fù)載的阻抗匹配。目前的包含著引腳的轉(zhuǎn)接器卡具的問(wèn)題在于，引腳的阻抗可能隨每個(gè)引腳變化。這種阻抗變化是由于用來(lái)測(cè)試一組測(cè)試點(diǎn)的二個(gè)引腳(即信號(hào)引腳和接地引腳)之間的間距上的變化造成的。這種變化是由于這樣的事實(shí)造成的，即，UUT上要測(cè)試的測(cè)試點(diǎn)組之間的間距和順應(yīng)測(cè)試接口上的對(duì)應(yīng)探針之間的間距是不同的。本質(zhì)上，每組引腳構(gòu)成一個(gè)以空氣為電容器介質(zhì)的電容器。由于一組引腳的間距可以和另一組引腳的間距不同，從而每組引腳之間的電容并且進(jìn)行每組引腳之間的阻抗也不同。由此，目前的帶有引腳的轉(zhuǎn)接器卡具不適用于測(cè)試高頻或高速UUT。
目前，典型地利用測(cè)試插座測(cè)試高頻或高速數(shù)字UUT，例如數(shù)字電路板、安裝著元件的數(shù)字電路板或者單個(gè)元件。典型地，在沿插座的整個(gè)厚度形成的空腔中安裝短的彈簧探針。UUT的接觸側(cè)和從插座一側(cè)凸出的彈簧探針的端頭壓接觸。和測(cè)試分析儀連接的接觸板和從該插座的相對(duì)側(cè)凸出的彈簧探針的端頭接觸。該測(cè)試分析儀向該接觸板發(fā)送高頻測(cè)試信號(hào)，這些信號(hào)從該板經(jīng)彈簧探針發(fā)送到UUT。但是，由于插座中彈簧探針中心之間的間距由彈簧探針的物理尺寸，即彈簧探針直徑，的限制，這種類型的測(cè)試方案不能用于測(cè)試其接觸點(diǎn)的中心間距相對(duì)短的UUT。另外，由于探針之間的間距減小，阻抗匹配可能變成是辦不到的。為了使由于探針之間間距減小阻抗不匹配的影響為最小，必須使探針的長(zhǎng)度為最小。確信匹配阻抗測(cè)試方案限于測(cè)試其接觸點(diǎn)中心間距不小于0.07英寸的UUT。
許多現(xiàn)有技術(shù)卡具需要一些機(jī)械裝置，例如彈簧加載探針，用于在引腳上施加順應(yīng)力以確保和UUT上的測(cè)試點(diǎn)的恰當(dāng)接觸。這種卡具的缺點(diǎn)是它們具有容易很快出故障的移動(dòng)部件。
本發(fā)明基于認(rèn)識(shí)到需要一種可用來(lái)測(cè)試其接觸點(diǎn)中心間距小于0.07英寸的高頻UUT的阻抗匹配互連。此外，本發(fā)明基于認(rèn)識(shí)到需要一種這樣的轉(zhuǎn)接器卡具，即其不含有諸如用來(lái)向轉(zhuǎn)接器卡具中的引腳施加順應(yīng)力的彈簧探針的機(jī)械裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)接器卡具或者用于測(cè)試高頻或高速數(shù)字電路板或者被測(cè)試單元(UUT)的互連。本發(fā)明由一種轉(zhuǎn)接器卡具構(gòu)成，其具有空間上間隔的頂接地支持板和底接地支持板，每塊板帶有穿過(guò)其厚度形成的引腳孔。在一實(shí)施例中，存在四塊定位在頂板和底板之間的支持板，盡管該數(shù)據(jù)是可改變的。UUT和頂板的上表面接口。該頂板具有和UUT上的一組測(cè)試點(diǎn)對(duì)應(yīng)的引腳孔。該底板和一個(gè)順應(yīng)的接口(或探針場(chǎng))對(duì)接，后者具有一組按網(wǎng)格圖案或非網(wǎng)格圖案排列的彈性加載測(cè)試探針。底板上的孔和該彈簧探針圖案對(duì)應(yīng)。該探針圖案典型地和UUT上的該組測(cè)試點(diǎn)形成的圖案不同。第二電路板和該測(cè)試分析儀以及該順應(yīng)測(cè)試接口連接。
利用同軸引腳提供從測(cè)試分析儀到UUT上的測(cè)試點(diǎn)的信號(hào)路徑，這些測(cè)試點(diǎn)的中心可按小于0.07英寸甚至小于0.025英寸的距離相隔。同軸引腳是由單個(gè)由屏蔽包圍的信號(hào)引腳構(gòu)成的。該信號(hào)引腳通過(guò)絕緣材料和該屏蔽隔離。該屏蔽充當(dāng)?shù)亍Ｐ盘?hào)引腳和每個(gè)引腳使用的屏蔽之間的間距是相同的。從而，每個(gè)同軸引腳具有相同的阻抗。
同軸引腳的端頭磨成一個(gè)點(diǎn)，從而各信號(hào)引腳超過(guò)各自的屏蔽。同軸引腳的一端穿過(guò)頂板上的孔，而另一端穿過(guò)底板上的孔并且和順應(yīng)測(cè)試接口中的一個(gè)預(yù)先確定的彈簧加載測(cè)試探針接觸，該彈簧加載測(cè)試探針對(duì)該同軸引腳施加順從力，以確保和UUT上的測(cè)試點(diǎn)的可靠接觸。來(lái)自測(cè)試分析儀的信號(hào)通過(guò)第二電路板經(jīng)彈簧加載測(cè)試探針并且經(jīng)同軸引腳傳送到UUT上的測(cè)試點(diǎn)。還使用接地引腳，以使UUT上的接地點(diǎn)和順應(yīng)測(cè)試接口中的接地的彈簧加載測(cè)試探針連接。
同軸引腳、接地引腳、同軸測(cè)試探針、UUT、測(cè)試分析儀以及接口電路板的阻抗是匹配的。順應(yīng)測(cè)試接口中的各探針的阻抗是相鄰的信號(hào)探針和接地探針之間的間距的函數(shù)。阻抗上的匹配允許把這種互連應(yīng)用于對(duì)高頻或高速數(shù)字電路板的測(cè)試。
在另一實(shí)施例中，該轉(zhuǎn)接器卡具不包含任何彈簧加載探針并且從而不和順應(yīng)測(cè)試接口對(duì)接。而UUT和頂板對(duì)接。與測(cè)試分析儀連接的第二電路板和底板對(duì)接。同軸引腳提供第二和第一電路板之間的信號(hào)路徑。在測(cè)試期間，通過(guò)應(yīng)用真空或者通過(guò)機(jī)械裝置這二塊電路板彼此相對(duì)移動(dòng)，從而使各同軸引腳扣緊，最好為歐拉扣緊。引腳的扣緊造成它們對(duì)二個(gè)電路板施加順從力，從而確保引腳和UUT上的測(cè)試點(diǎn)之間的以及引腳和第二電路板上的適當(dāng)點(diǎn)之間的可靠接觸。第二板上的點(diǎn)形成網(wǎng)格式或非網(wǎng)格式圖案。
借助該實(shí)施例，利用二件式支桿使頂板和底板隔開。每個(gè)二件式支桿包括可和第二構(gòu)件滑動(dòng)嚙合的第一構(gòu)件。一個(gè)構(gòu)件和頂板連接，而另一個(gè)構(gòu)件和底板連接。在扣緊引腳之前，第一構(gòu)件不跨過(guò)二個(gè)板之間的整個(gè)距離。在第一構(gòu)件和一個(gè)板之間存在間隙。隨著二個(gè)電路板彼此相對(duì)地移動(dòng)，各個(gè)引腳扣緊。同時(shí)，該在第一構(gòu)件和一個(gè)板之間形成的間隙消失。從而，該間隙的初始寬度控制二個(gè)電路板彼此相對(duì)移動(dòng)的量，并且由此引腳扣上的量。每個(gè)同軸引腳的信號(hào)引腳和屏蔽之間的間距保持不變，即使扣緊上同軸引腳時(shí)。從而，即使扣緊上，同軸引腳的阻抗保持不變。
通過(guò)改變順應(yīng)測(cè)試接口或測(cè)試分析儀電路中孔間間距，引腳可以充分傾斜以提供對(duì)UUT上的接觸點(diǎn)的互連，這些接觸點(diǎn)中心之間的距離可以小于0.07英寸甚至小于0.025英寸。另外，由于同軸引腳提供阻抗匹配，可把本發(fā)明的互連應(yīng)用于測(cè)試高頻UUT。
通過(guò)參照下面的詳細(xì)說(shuō)明以及各附圖會(huì)更全面地理解本發(fā)明這些以及其它方面。


圖1是示意方塊圖，示出測(cè)試儀以及依據(jù)本發(fā)明原理的帶有引腳保持裝置的轉(zhuǎn)接器卡具的組成部分。
圖2是帶有剛性同軸引腳的轉(zhuǎn)接器卡具的局部剖面圖。
圖3是同軸引腳的剖面圖。
圖4A是帶著不具有彈簧加載探針的剛性同軸引腳的轉(zhuǎn)接器卡具的局部剖面圖。
圖4B是圖4A的轉(zhuǎn)接器卡具在扣上同軸引腳時(shí)的局部剖面圖。
圖5A是圖4A的轉(zhuǎn)接器卡具的正視圖。
圖5B是圖4B中示出的轉(zhuǎn)接器卡具的正視圖。
本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明參照?qǐng)D1的示意方塊圖，電路板測(cè)試儀包括一個(gè)順應(yīng)測(cè)試接口板或探針場(chǎng)(本文中稱為“順應(yīng)測(cè)試接口”)10，后者具有一組在二維圖案上排列的彈簧加載測(cè)試探針12。該圖案可以是由一組行列上均勻間隔的測(cè)試探針組成的網(wǎng)格式圖案，或者可以是非網(wǎng)格式圖案，即只由均勻間隔的測(cè)試探針構(gòu)成的圖案。測(cè)試探針12包括從順應(yīng)測(cè)試接口的表面上凸起的、典型地在探針組上均勻分布的彈簧加載插桿。轉(zhuǎn)接器卡具或互連14支持要測(cè)試的高頻或高速印制電路板16、安裝著元件的電路板、單個(gè)元件或者成組的元件(本文稱為“被測(cè)試單元”或“UUT”)。轉(zhuǎn)接器卡具充當(dāng)被測(cè)試板上的一組測(cè)試點(diǎn)18和該順應(yīng)測(cè)試接口中的測(cè)試探針組12之間的接口。外部電子測(cè)試分析儀20通過(guò)該轉(zhuǎn)接器卡具中的測(cè)試探針和被測(cè)試板中的測(cè)試點(diǎn)電氣連接。這些測(cè)試探針(它們可以為幾種類型)概括地在22處示出。
測(cè)試分析儀20包括電子地詢問(wèn)UUT的各個(gè)測(cè)試點(diǎn)18的電子詢問(wèn)電路以便確定任何二個(gè)給定測(cè)試點(diǎn)之間的高頻電氣連接特性。UUT上的測(cè)試點(diǎn)間檢測(cè)出的高頻特性電子上和已存儲(chǔ)的從事先詢問(wèn)無(wú)故障母(主)印制電路板的測(cè)試點(diǎn)得到的基準(zhǔn)結(jié)果比較。如果測(cè)試結(jié)果和該存儲(chǔ)的基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)匹配則被測(cè)板是好的，但是如果板上的電路中存在問(wèn)題，通過(guò)該測(cè)試結(jié)果查出該問(wèn)題從而可把壞板和好板區(qū)分開。
電子詢問(wèn)電路可以由多個(gè)具有用于進(jìn)行電子測(cè)試的電子元件和印制電路的印制電路卡構(gòu)成。測(cè)試過(guò)程中使用的每個(gè)測(cè)試探針可以通過(guò)一個(gè)通往該測(cè)試分析儀的對(duì)應(yīng)開關(guān)24和測(cè)試電子電路連接。在包含著開關(guān)的網(wǎng)格式測(cè)試儀(即包含著用來(lái)接納測(cè)試探針的網(wǎng)格圖案孔組的順應(yīng)測(cè)試接口的測(cè)試儀)中，可以存在多達(dá)4萬(wàn)個(gè)用于測(cè)試被測(cè)板上的各個(gè)測(cè)試點(diǎn)的開關(guān)。這些開關(guān)最好包含在一個(gè)或多個(gè)電路板中。
轉(zhuǎn)接器卡具14可包括一串垂直間隔的平行轉(zhuǎn)接器支持板，它們可包括頂板26，頂板下方短距離處的上板28，靠近該轉(zhuǎn)接器卡具中間高度處的中板30以及位于該轉(zhuǎn)接器卡具的底部的底板32。在一優(yōu)選實(shí)施例中，可在中板和底板之間包含一塊附加的下支持板33(圖2)。通過(guò)把該卡具保持為一個(gè)整體剛性單元的剛性支柱組35把這些轉(zhuǎn)接器板支承在垂直間隔的平行位置上。該卡具還包括一組標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)接器引腳，例如示意地在22處示出的穿過(guò)轉(zhuǎn)換器板26、28、30和32的傾斜引腳。為了簡(jiǎn)單圖1只示出一些標(biāo)準(zhǔn)傾斜引腳。這些穿過(guò)轉(zhuǎn)接器卡具的底板32的傾斜引腳對(duì)準(zhǔn)順應(yīng)測(cè)試接口10中的測(cè)試探針12的圖案。穿過(guò)頂板26的傾斜引腳頂部為非網(wǎng)格式圖案，該圖案排列成和UUT上的測(cè)試點(diǎn)18的隨機(jī)圖案匹配。這樣，傾斜引腳可以輕微傾斜，從而可以使用各種三維定向，以進(jìn)行該順應(yīng)測(cè)試接口上的探針圖案和頂板上的非網(wǎng)格式圖案之間的轉(zhuǎn)換。由于它們是傾斜的，傾斜引腳能和UUT上的其中心間距小于0.07英寸的測(cè)試點(diǎn)接觸。通過(guò)傾斜引腳而不是把它們保持成彼此平行，可以使各個(gè)引腳點(diǎn)彼此大為接近。
這些標(biāo)準(zhǔn)傾斜引腳穿過(guò)底板、下板、中板、上板和頂板上的孔。每塊轉(zhuǎn)接器板上的孔鉆成圖案，該圖案根據(jù)周知的過(guò)程通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)操作軟件控制從而使傾斜引腳按各種定向排列以便實(shí)現(xiàn)順應(yīng)測(cè)試接口上的探針圖案和UUT上的非網(wǎng)格式圖案之間的轉(zhuǎn)換。
傾斜引腳還穿過(guò)位于底部上方(并且在一優(yōu)選實(shí)施例中位于下板的下方)由一塊薄的彈性材料公用板構(gòu)成的彈性引腳保持板34。在前面提到的美國(guó)5,493,230號(hào)專利中說(shuō)明該引腳保持板。
本發(fā)明涉及利用帶有傾斜引腳的轉(zhuǎn)接器卡具測(cè)試高頻或高速數(shù)字UUT。申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)使用傾斜引腳可以測(cè)試觸點(diǎn)中心靠近，即二個(gè)觸點(diǎn)中心之間的間距小于0.07英寸甚至小于0.025英寸，的UUT。高頻測(cè)試包括頻率等級(jí)超過(guò)100M赫、測(cè)試帶寬超過(guò)1G赫的測(cè)試。在1-2G赫范圍甚至在4G赫范圍進(jìn)行測(cè)試是常見的。為了避免高頻信號(hào)的衰減，源(即測(cè)試電路)的阻抗和負(fù)載(即UUT)的阻抗匹配。這要求傾斜引腳的阻抗以及彈簧加載探針的阻抗和負(fù)載的阻抗匹配。安裝在轉(zhuǎn)接器卡具中的普通傾斜引腳的阻抗可能隨引腳不同而不同。這是因?yàn)樵诿拷M用來(lái)測(cè)試UUT上的一組測(cè)試點(diǎn)的引腳中測(cè)試信號(hào)引腳和相鄰的接地引腳之間間距是不同的。本質(zhì)上，相鄰的引腳形成一個(gè)空氣充當(dāng)介質(zhì)的電容器。由于引腳組之間間距是不同的，從而電容并且進(jìn)而阻抗也是不同的。本發(fā)明通過(guò)使用帶有圖2中所示的剛性同軸引腳的轉(zhuǎn)接器卡具克服該問(wèn)題。
同軸引腳23包括一個(gè)由接地屏蔽42(圖3)包圍的中央信號(hào)引腳40。介質(zhì)44使信號(hào)引腳和屏蔽隔離。從引腳的一端到另一端，信號(hào)引腳和屏蔽之間的徑向距離46并且從而該介質(zhì)的徑向厚度是不變的。從而，同軸引腳具有規(guī)定的阻抗。依據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)接器卡具中包含的同軸引腳實(shí)際上具有相同的阻抗。在一實(shí)施例中，負(fù)載和UUT的阻抗都是50歐姆。從而，在該實(shí)施例中，同軸引腳的阻抗也是50歐姆。
同軸引腳的端頭磨成一個(gè)點(diǎn)，從而每個(gè)信號(hào)引腳40超過(guò)屏蔽。此外，通過(guò)具有端點(diǎn)，借助傾斜同軸引腳的端點(diǎn)相互更靠近，從而能使它們和UUT上的間距小于0.025英寸的點(diǎn)接觸。
當(dāng)在該轉(zhuǎn)換器卡具中定位時(shí)，同軸引腳屏蔽的一端接在頂板的上表面50上，而另一端終接在底板的下表面52上。頂板和底板是接地板并且利用低損耗接地連接48二者連接到電接地。信號(hào)引腳從頂板伸出以和UUT接觸并且從底板伸成以和信號(hào)載送彈簧加載探針接觸。彈簧加載探針在引腳上施加順從(compliant force)力以便確保和UUT上的測(cè)試點(diǎn)的可靠接觸。
可以使用接地引腳54以和UUT上的接地測(cè)試點(diǎn)以及順應(yīng)測(cè)試接口中的接地的彈簧加載探針(也稱為“接地探針”)接觸。接地引腳的阻抗也和源、負(fù)載以及同軸引腳的阻抗匹配。信號(hào)探針和接地探針的阻抗是順應(yīng)測(cè)試接口中的探針間距的函數(shù)。由于同軸引腳的阻抗不受引腳之間的間距的影響，容易設(shè)計(jì)順應(yīng)測(cè)試接口中的探針的間距以產(chǎn)生所要求的探針阻抗并且接納尺寸合理的彈簧加載探針。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，接口電路板58使彈簧加載探針和測(cè)試設(shè)備對(duì)接。在該實(shí)施例中，信號(hào)引腳23和接口電路板58上的信號(hào)點(diǎn)連通。電路板58的阻抗也和負(fù)載的阻抗匹配。這樣，接通一條從測(cè)試設(shè)備經(jīng)該接口電路板、經(jīng)一個(gè)信號(hào)探針、經(jīng)UUT上的一個(gè)測(cè)試點(diǎn)、經(jīng)UUT上的一個(gè)接地測(cè)試點(diǎn)并且經(jīng)一個(gè)接地引腳到地的電路。備擇地，UUT上的接地測(cè)試點(diǎn)可以直接接地到頂板上，從而緩和接地引腳的需要。
在另一實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器卡具包括頂板126和底板132但不使用其它中間板(圖4A)。頂板和UUT16對(duì)接而底板和測(cè)試分析儀接口電路板158對(duì)接。如前一實(shí)施例那樣，頂板和底板接地。每個(gè)板具有貫穿其整個(gè)厚度的孔60。出于簡(jiǎn)便在圖4A中把頂板和底板示出具有一個(gè)孔60。頂板孔和UUT上的各測(cè)試點(diǎn)對(duì)齊。底板孔和接口電路板上的各信號(hào)點(diǎn)對(duì)齊。它們還可以和接口電路板上的接地點(diǎn)對(duì)齊。接口電路板上的接地點(diǎn)和UUT上的接地測(cè)試點(diǎn)可分別直接和接地的底板或頂板接觸。
同軸傾斜引腳123的一端裝入底板上的孔中并且另一端裝入頂板的孔中，從而提供測(cè)試分析儀和UUT之間的必需信號(hào)路徑。由于同軸傾斜引腳的端頭和末端最好磨成使中央信號(hào)引腳超過(guò)屏蔽的錐形，只有信號(hào)引腳的尖點(diǎn)和UUT上的測(cè)試點(diǎn)以及接口電路板的信號(hào)點(diǎn)接觸。屏蔽和頂板以及底板上的孔60的環(huán)壁接觸。在UUT上的接地點(diǎn)不接地到頂板上的情況下，還可以采用這種傾斜引腳形狀的接地引腳。
利用支桿70(圖5A)頂板126和底板132連接。每個(gè)支桿最好包括和第二構(gòu)件74滑動(dòng)嚙合的第一構(gòu)件72。一個(gè)構(gòu)件和頂板連接而另一個(gè)構(gòu)件和底板連接。當(dāng)安裝傾斜引腳時(shí)，第一構(gòu)件不跨過(guò)二個(gè)板之間的整個(gè)距離。在第一構(gòu)件和一個(gè)板之間存在間隙76。接著彼此相對(duì)地移動(dòng)UUT和接口電路板，從而使同軸引腳扣緊。這可以通過(guò)利用機(jī)械部件80推UUT和接口電路板中的一個(gè)或二者來(lái)實(shí)現(xiàn)。替代地，可以通過(guò)在UUT和接口電路板之間引入使二者相對(duì)移動(dòng)的真空來(lái)予以實(shí)現(xiàn)。可以通過(guò)真空裝置82引入真空。利用機(jī)械部件或者真空裝置使板彼此相對(duì)地移動(dòng)在技術(shù)上是周知的。隨著板彼此相對(duì)地移動(dòng)，各傾斜引腳在歐拉扣緊下扣緊(圖4B)。當(dāng)對(duì)細(xì)長(zhǎng)桿，即引腳，以Pcr施加負(fù)載時(shí)出現(xiàn)歐拉扣緊，Pcr等于4π2EI/l2，其中E是同軸引腳的彈性模量，I是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量而l是引腳的自由長(zhǎng)度64。
當(dāng)UUT和接口電路板彼此相對(duì)移動(dòng)時(shí)，每個(gè)支桿的二個(gè)構(gòu)件也彼此相對(duì)滑動(dòng)從而閉合間隙76。一旦該間隙閉合(圖5B)，UUT和接口電路板彼此不能進(jìn)一步相對(duì)移動(dòng)。從而，可以設(shè)計(jì)間隙寬度以把引腳的扣緊限制在所需水平上。
一旦扣緊，同軸引腳對(duì)UUT上的測(cè)試點(diǎn)以及接口電路板上的適當(dāng)點(diǎn)施加順從力。因此，不需要用于在引腳上施加順從力以便確保引腳和UUT上的測(cè)試點(diǎn)之間的可靠接觸的彈簧加載探針。
在歐拉扣緊期間每個(gè)同軸引腳之間的中央信號(hào)引腳和屏蔽之間的間距保持不變。這樣，盡管扣緊可能改變引腳之間的間距，但同軸引腳的阻抗保持不變。因此，采用同軸引腳能把本發(fā)明的互連應(yīng)用于在高頻下測(cè)試UUT。
該實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不必在測(cè)試電路中使用彈簧加載探針。結(jié)果是，還可以減小為了在順應(yīng)測(cè)試接口上使這些探針具有適當(dāng)空間以便使它們的阻抗和UUT的阻抗匹配所需的時(shí)間和成本。如前一實(shí)施例那樣，也需要接口電路板的阻抗和UUT的阻抗匹配。此外，如果使用接地引腳，接地引腳的阻抗也應(yīng)和UUT的阻抗匹配。
在一替代實(shí)施例中，頂板可以和一個(gè)不是UUT的第一電路板(未示出)對(duì)接。在這種實(shí)施例中，UUT和該第一電路板連接或以其它方式對(duì)接。類似地，底板可和第二電路板(未示出)對(duì)接。在這種情況下，該第二電路板和該接口電路板158會(huì)彼此連接或者按其它方式對(duì)接。
權(quán)利要求
1.一種用于使要在高頻下測(cè)試的一塊電路板和提供高頻測(cè)試信號(hào)的測(cè)試分析儀設(shè)備相連接的轉(zhuǎn)接器卡具，該卡具包括一塊用于和被測(cè)試的電路板連接的頂板；一塊用于和用來(lái)提供高頻測(cè)試信號(hào)源的測(cè)試分析儀設(shè)備連接的底板；以及多個(gè)由該頂板以及該底板支持的同軸測(cè)試引腳，每個(gè)測(cè)試引腳包括一個(gè)實(shí)心的中央引腳，其中每個(gè)中央引腳具有延伸到該頂板上的第一端以及延伸到該底板上的第二端以提供從該測(cè)試分析儀設(shè)備到該電路板上的測(cè)試點(diǎn)的測(cè)試信號(hào)路徑，所述同軸測(cè)試引腳實(shí)質(zhì)上具有相同的阻抗以促進(jìn)足以在高頻下實(shí)現(xiàn)對(duì)該電路板有效測(cè)試的阻抗匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卡具，其中每個(gè)同軸引腳還包括一層同軸環(huán)繞中央引腳的屏蔽，通過(guò)不導(dǎo)電材料隔離屏蔽和中央引腳，其中在引腳的每個(gè)端頭處中央引腳超出屏蔽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的卡具，其中頂板和底板是接地的，其中頂板和底板具有貫穿它們的厚度的孔，其中每個(gè)同軸引腳的屏蔽和頂板上的孔的環(huán)壁接觸并和底板上的孔的環(huán)壁接觸，并且其中每個(gè)同軸引腳的中央引腳伸出到頂板的上表面之上并伸出到底板的下表面之下。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的卡具，其中每個(gè)同軸引腳的屏蔽不伸出到頂板的上表面之上和底板的下表面之下。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的卡具，還包括多個(gè)接地引腳，每個(gè)接地引腳具有穿過(guò)頂板上的孔用于和被測(cè)試電路板上的測(cè)試點(diǎn)接觸的第一端以及穿過(guò)底板上的孔的第二端。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的卡具，還包括一個(gè)提供底板和測(cè)試設(shè)備之間的接口的順應(yīng)測(cè)試接口板，該順應(yīng)測(cè)試接口板包括多個(gè)孔，其中每個(gè)孔和底板上的一個(gè)孔對(duì)應(yīng)；以及每個(gè)順應(yīng)接口板孔中的一個(gè)彈簧加載探針，用于對(duì)穿過(guò)對(duì)應(yīng)孔伸到底板下表面之下的中央引腳施加力以使該同軸引腳和被測(cè)試電路板上的測(cè)試點(diǎn)可靠接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的卡具，還包括多個(gè)接地引腳，每個(gè)接地引腳具有穿過(guò)頂板上的孔用于和被測(cè)試電路板上的測(cè)試點(diǎn)接觸的第一端以及穿過(guò)底板上的孔并和一個(gè)彈簧加載探針接觸的第二端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的卡具，其中布置和一個(gè)中央引腳接觸的彈簧加載探針與相鄰的和一個(gè)接地引腳接觸的彈簧加載探針之間的間距，以產(chǎn)生通過(guò)每個(gè)所述探針的和同軸引腳的阻抗匹配的阻抗。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的卡具，其中把同軸引腳的阻抗選擇成和被測(cè)試電路板的阻抗以及測(cè)試設(shè)備的阻抗匹配。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的卡具，還包括一塊和底順應(yīng)測(cè)試接口板的下表面連接的測(cè)試設(shè)備電路板，該測(cè)試設(shè)備電路板具有和測(cè)試設(shè)備的阻抗匹配的阻抗，并且該電路板具有和彈簧加載探針接觸的觸點(diǎn)以便提供測(cè)試設(shè)備和探針之間的電氣路徑。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卡具，其中每個(gè)同軸引腳的阻抗約為50歐姆。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卡具，還包括一塊用于和測(cè)試設(shè)備連接的下電路板，該下電路板和底板的下表面對(duì)接并且具有用來(lái)提供對(duì)同軸引腳的電氣路徑的接觸點(diǎn)，其中扣緊各引腳以對(duì)下電路板上的接觸點(diǎn)以及被測(cè)試電路板上的測(cè)試點(diǎn)施加力。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的卡具，其中同軸引腳被歐拉扣緊。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的卡具，還包括用于相對(duì)于底板支持頂板的支桿，每條支桿包括和板之一連接的第一構(gòu)件；以及和另一個(gè)板連接的第二構(gòu)件，第二構(gòu)件滑動(dòng)地和第一構(gòu)件嚙合，從而能使頂板相對(duì)于底板移動(dòng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的卡具，其中這些支桿限制一塊板向另一塊板的移動(dòng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的卡具，其中每個(gè)同軸引腳由一個(gè)帶有同軸的屏蔽的中央引腳構(gòu)成，通過(guò)不導(dǎo)電材料該屏蔽和該中央引腳隔離，其中在該中央引腳的每端該中央引腳超出該屏蔽并且其中中央引腳穿過(guò)底板以和下電路板上的接觸點(diǎn)接觸。
17.一種電路板測(cè)試系統(tǒng)，包括包括多個(gè)測(cè)試點(diǎn)的第一電路板；用于和測(cè)試信號(hào)提供設(shè)備對(duì)接的第二電路板，該第二電路板包括多個(gè)信號(hào)點(diǎn)；一個(gè)轉(zhuǎn)接器卡具包括一個(gè)上表面和該第一電路板連接的頂板，該頂板包括多個(gè)孔，每個(gè)孔和該第一電路板上的一個(gè)測(cè)試點(diǎn)連通，一個(gè)下表面和該第二電路板連接的底板，該底板位于該頂板的下方并和該頂板間隔，該底板包括多個(gè)孔，其中每個(gè)孔和該第二電路板上的一個(gè)信號(hào)點(diǎn)連通，以及多個(gè)同軸引腳，每個(gè)引腳具有一個(gè)同軸地帶有大致圓柱型的屏蔽套的中央引腳，通過(guò)不導(dǎo)電材料屏蔽套和中央引腳隔離，其中在每個(gè)同軸引腳的每個(gè)端頭處中央引腳超過(guò)屏蔽套，其中每個(gè)中央引腳的第一端穿過(guò)頂板上的一個(gè)孔并且每個(gè)中央引腳的第二端穿過(guò)底板上的一個(gè)孔，其中每個(gè)同軸引腳的外屏蔽套和頂板以及底板接觸；以及使一個(gè)電路板相對(duì)另一個(gè)電路板移動(dòng)的裝置，以使同軸引腳扣緊并且產(chǎn)生使每個(gè)中央引腳端頭和第一電路板上的一個(gè)測(cè)試點(diǎn)和第二電路板上的一個(gè)信號(hào)點(diǎn)可靠接觸的力從而提供從該信號(hào)點(diǎn)到該測(cè)試點(diǎn)的信號(hào)路徑。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中各引腳承受歐拉扣緊。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中該裝置包括使一塊電路板相對(duì)另一塊電路板移動(dòng)的真空生成裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中該裝置包括使一塊電路板向另一塊電路板移動(dòng)的機(jī)械裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中該第一電路板是要被該系統(tǒng)測(cè)試的電路板。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中該第一電路板、該第二電路板以及各引腳具有區(qū)配的阻抗。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中同軸引腳的阻抗為50歐姆。
24.一種用于使要在高頻下測(cè)試的一塊電路板和一個(gè)提供高頻測(cè)試信號(hào)的測(cè)試分析儀相連接的轉(zhuǎn)接器卡具，該卡具包括一塊用于和要被測(cè)試的電路板連接的頂板；一塊用于和用來(lái)提供高頻測(cè)試信號(hào)源的測(cè)試分析儀設(shè)備連接的底板；以及多個(gè)測(cè)試引腳，每個(gè)引腳包括一個(gè)內(nèi)實(shí)心部分，所述引腳內(nèi)部按第一預(yù)定圖案和該頂板對(duì)接并且按第二預(yù)定圖案和該底板對(duì)接以便提供從該測(cè)試分析儀到該電路板上的測(cè)試點(diǎn)的測(cè)試信號(hào)路徑，其中該第一預(yù)定圖案和該第二預(yù)定圖案不同，并且其中每個(gè)測(cè)試引腳上實(shí)質(zhì)上具有相同的阻抗以促進(jìn)在高頻下有效測(cè)試該電路板的阻抗匹配。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的卡具，其中至少一些測(cè)試引腳是同軸測(cè)試引腳。
26.一種電路板測(cè)試系統(tǒng)，包括一個(gè)要被測(cè)試的電子單元，其具有形成第一圖案的第一接觸點(diǎn)陣列；一個(gè)具有第二接觸點(diǎn)陣列的信號(hào)提供電路板，該第二接觸點(diǎn)陣列和該第一接觸點(diǎn)陣列相對(duì)應(yīng)，該第二接觸點(diǎn)陣列形成和該第一圖案不同的第二圖案；以及多個(gè)同軸引腳，每個(gè)引腳具有一個(gè)從該電路板的一個(gè)接觸點(diǎn)延伸到該單元上的一個(gè)對(duì)應(yīng)接觸點(diǎn)的實(shí)心內(nèi)構(gòu)件。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中同軸引腳承受歐拉扣緊。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中該電路板通過(guò)該第二接觸點(diǎn)陣列提供高頻信號(hào)，這些信號(hào)的頻率不低于100兆赫。
29.一種電路板測(cè)試系統(tǒng)，包括一個(gè)要被測(cè)試的高頻電子單元，其具有用于傳送頻率不低于100兆赫的高頻信號(hào)的接觸點(diǎn)組，其中第一接觸點(diǎn)的中心離第二接觸點(diǎn)的中心的距離小于0.07英寸；一個(gè)用于提供高頻測(cè)試信號(hào)的電路板，該電路板具有用于傳送這些高頻信號(hào)的接觸點(diǎn)組；第一接觸引腳，其第一端和該第一接觸點(diǎn)連接而第二端和該電路板上的一個(gè)接觸點(diǎn)連接；以及第二接觸引腳，其第一端和該第二接觸點(diǎn)連接而第二端和該電路板上的一個(gè)接觸點(diǎn)連接。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中該電子單元第一和第二接觸點(diǎn)中心之間的距離不大于0.025英寸。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中這些引腳是同軸引腳。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中該單元和引腳阻抗匹配。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中信號(hào)的頻率不低于1吉赫。
34.根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中接觸引腳承受歐拉扣緊。
全文摘要
一種用于測(cè)試高頻和高速數(shù)字電路板的轉(zhuǎn)接器卡具。該卡具具有引腳支持頂板(29)和底板(32)以及插入到該卡具中的用來(lái)提供從測(cè)試分析儀到被測(cè)試電路板(16)的信號(hào)路徑的同軸、阻抗固定的測(cè)試引腳組(23)。被測(cè)試板和該頂板的上表面連接。各同軸引腳的阻抗和被測(cè)試板的阻抗以及測(cè)試分析儀的阻抗匹配。施加在同軸引腳上的力確保引腳和被測(cè)試電路板上的測(cè)試點(diǎn)的接觸。該力是通過(guò)安裝在該底板下面的順應(yīng)測(cè)試接口(10)上的彈簧加載探針(12)施加的。也可以通過(guò)被測(cè)試電路板和與該底板或該測(cè)試分析儀連接的第二電路板之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使引腳承受歐拉扣緊施加該力。
文檔編號(hào)G01R1/06GK1559008SQ01823783
公開日2004年12月29日 申請(qǐng)日期2001年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月10日
發(fā)明者查爾斯·J·約翰斯頓, 查爾斯 J 約翰斯頓 申請(qǐng)人:特拉華資本形成公司